(57)【要約】【課題】ある局面下での生産の仕方を多面的に検討することが可能な生産戦術検討装置および方法を提供することを目的とする。【解決手段】需要家からのオーダ情報を蓄積するオーダ情報蓄積手段と、製品情報を蓄積する製品情報蓄積手段と、検討区間の生産量目標値を設定し、蓄積する生産量目標値格納手段と、物流バランス目標値を設定し、蓄積する物流バランス目標値蓄積手段と、製造ロットに集約する際のロット集約条件を蓄積する製造ロット集約条件蓄積手段と、個々のオーダを製造ロットに集約する製造ロット集約手段と、作成された製造ロット群に対し、生産量及び物流バランス目標値に基づいて製造能率及び物流バランスにおける評点を付与し、それらに基づいて製造ロット選択確率を設定する選択確率付与手段と、設定された選択確率に基づいてロットを選択し、時間軸上に配置していくロット選択配置手段とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
需要家からのオーダ情報を蓄積するオーダ情報蓄積手段と、
製品の寸法、量等の製品情報を蓄積する製品情報蓄積手段と、
検討区間の生産量目標値を設定し、蓄積する生産量目標値格納手段と、
物流バランス目標値を設定し、蓄積する物流バランス目標値蓄積手段と、
製造ロットに集約する際のロット集約条件を蓄積する製造ロット集約条件蓄積手段と、
前記オーダ情報および前記ロット集約条件を用いて個々のオーダを製造ロットに集約する製造ロット集約手段と、
該製造ロット集約手段により作成された製造ロット群に対し、前記生産量目標値及び前記物流バランス目標値にもとづいて製造能率及び物流バランスにおける評点を付与し、それらの評点に基づいて製造ロット選択確率を設定する選択確率付与手段と、
設定された選択確率に基づいてロットを選択し、時間軸上に配置していくロット選択配置手段と、
を備えることを特徴とする生産戦術検討装置。
【請求項２】
需要家からのオーダ情報を蓄積するオーダ情報蓄積工程と、
製品の寸法、量等の製品情報を蓄積する製品情報蓄積工程と、
検討区間の生産量目標値を設定し、蓄積する生産量目標値格納工程と、
物流バランス目標値を設定し、蓄積する物流バランス目標値蓄積工程と、
製造ロットに集約する際のロット集約条件を蓄積する製造ロット集約条件蓄積工程と、
前記オーダ情報および前記ロット集約条件を用いて個々のオーダを製造ロットに集約する製造ロット集約工程と、
該製造ロット集約工程により作成された製造ロット群に対し、前記生産量目標値及び及び物流バランス目標値にもとづいて製造能率及び物流バランスにおける評点を付与し、それらの評点に基づいて製造ロット選択確率を設定する選択確率付与工程と、
設定された選択確率に基づいてロットを選択し、時間軸上に配置していくロット選択配置工程と、
を有することを特徴とする生産戦術検討方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄鋼業等の素材産業における中間素材の製造工程に対し、最適な生産計画を短時間で検討する生産戦術検討装置および方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一貫製鉄所では、多数の工程を経て製品が製造される。まず、鉄鋼石と石灰石とが焼結された焼結鉱と、石炭を乾留したコークスとが高炉に装入され、高炉内で熱風によって還元、溶融されて銑鉄が得られる。得られた銑鉄は不純物の珪素を除去する予備処理を施された後、転炉に送られ、酸素が吹き込まれて鋼の成分が調整される。転炉で得られ、精錬された鋼はさらにRH脱ガス設備等により二次精錬処理を施された後、連続鋳造工程に送られ、スラブやブルームが造られる。
【０００３】
その後、製造されたスラブごとに、連続熱間圧延工程において加熱および圧延（熱延）処理が行われ、熱延鋼板が得られる。得られた熱延鋼板はそのまま製品とされる他、需要に応じて冷延やメッキなどの工程に送られ、これらの処理を施される。
【０００４】
このような素材産業における製品の製造は、需要家からのオーダ（受注）に基づき行われる。これらのオーダには納期があり、納期どおりに製品を納入することは、契約上非常に重要である。その制約の下で、製造コストを下げるために、製造ロットを大きくして生産能率を上げる努力がなされている。
【０００５】
従来から、一貫製鉄所における生産管理・計画システムは多数知られている。例えば、特許文献１には、各材料単位の納期を考慮し、且つ、各工程の稼動率を均一にするようにした鉄鋼業の生産工程の管理システムが提案されている。この技術は、生産計上管理日を基準として仮出鋼希望日を算出し、仮出鋼希望日順にキャスト因子を作成する。キャスト因子に基づき工程の処理枠、物流バランス重みを考慮して物流バランス取りを行い、キャスト因子ごとに評点を付与し、これに基づいてキャスト因子ごとの優先度を決定する。冷延、メッキなどの、製品によって納期を確保し、選択される工程の稼動率を均一化することができるというものである。
【０００６】
また、納期遅れ量、仕掛量を配慮した生産計画システムとして、複数の生産計画候補を発生させ、各々の生産計画候補に対し、納期遅れ量及び利用待ち中間製品発生量から定まる評価値を付与し、生産計画候補の中から最良の評価値を持つものを選び出す選択手段を備えており、例えば製鉄業における製鋼工程において、好適な生産計画を提供することを可能するというものである。
【特許文献１】特開平０５−３５７４８号公報
【特許文献２】特開２００１−３５６８１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載の技術は、評点を付与することで優先順位付けを行い、その優先順位に従って製造順を決定するものであるため、生産量、物流バランスを決めれば、基本的に解は一つしかなく、ある局面での生産のあり方に多数の解の存在がありうることを示唆していない。
【０００８】
また、特許文献２に記載の技術では、多数の生産計画候補を発生させるものの、評価が後付けであり、不必要な解を発生させるため計算時間がかかる、且つ、最良の解を提示するにとどまり、評価値がほぼ同じで、実行可能な生産計画候補を多数提供できないという問題がある。さらに、生産能率や稼動率といった指標を考慮に入れていない。
【０００９】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、ある局面下での生産の仕方を多面的に検討することが可能な生産戦術検討装置および方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の請求項１に係る発明は、需要家からのオーダ情報を蓄積するオーダ情報蓄積手段と、製品の寸法、量等の製品情報を蓄積する製品情報蓄積手段と、検討区間の生産量目標値を設定し、蓄積する生産量目標値格納手段と、物流バランス目標値を設定し、蓄積する物流バランス目標値蓄積手段と、製造ロットに集約する際のロット集約条件を蓄積する製造ロット集約条件蓄積手段と、前記オーダ情報および前記ロット集約条件を用いて個々のオーダを製造ロットに集約する製造ロット集約手段と、該製造ロット集約手段により作成された製造ロット群に対し、前記生産量目標値及び前記物流バランス目標値にもとづいて製造能率及び物流バランスにおける評点を付与し、それらの評点に基づいて製造ロット選択確率を設定する選択確率付与手段と、設定された選択確率に基づいてロットを選択し、時間軸上に配置していくロット選択配置手段と、を備えることを特徴とする生産戦術検討装置である。
【００１１】
さらに本発明の請求項２に係る発明は、需要家からのオーダ情報を蓄積するオーダ情報蓄積工程と、製品の寸法、量等の製品情報を蓄積する製品情報蓄積工程と、検討区間の生産量目標値を設定し、蓄積する生産量目標値格納工程と、物流バランス目標値を設定し、蓄積する物流バランス目標値蓄積工程と、製造ロットに集約する際のロット集約条件を蓄積する製造ロット集約条件蓄積工程と、前記オーダ情報および前記ロット集約条件を用いて個々のオーダを製造ロットに集約する製造ロット集約工程と、該製造ロット集約工程により作成された製造ロット群に対し、前記生産量目標値及び及び物流バランス目標値にもとづいて製造能率及び物流バランスにおける評点を付与し、それらの評点に基づいて製造ロット選択確率を設定する選択確率付与工程と、設定された選択確率に基づいてロットを選択し、時間軸上に配置していくロット選択配置工程と、を有することを特徴とする生産戦術検討方法である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明では、中間素材の製造工程に対して所定のロット集約条件の下にオーダを集約して製造ロットを作成するとともに、生産性・物流バランスの観点からそのロットがその瞬間に選択される確率を計算し、製造ロット選択を複数のロットの中から確率的に選択する仕組みと、複数の解を提示するようにしているので、条件変更に適切に反応した生産計画を容易に得られるため、その結果に基づいて生産の事前検討を十分な時間をかけて行うことができる。生産量・物流バランス指標の双方を満足する生産計画を選定することができ、中間在庫の減少、工場の稼働率向上に寄与することができる。また、同一条件での解を複数得ることができるため、多面的な評価に基づく生産計画の最終案を解の群の中から選択することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明を実施するための最良の形態について、以下に説明を行う。図１は、本発明の全体構成例を示す図である。本発明に係る生産戦術検討装置１は、図中の四角で囲まれた要素から構成される。先ず事前処理として、検討区間、検討区間のピッチ等の初期条件を入力する。
【００１４】
ここで、検討区間とは、本生産戦術検討装置にて検討すべき区間のことであり、たとえば１０月１日から１０月３０日のように日付にて指定される区間である。検討区間のピッチとは、検討区間を細分化するものであり、たとえば５日のように日数で指定される。この場合、３０日間を５日ずつの６つの小区間に分けて戦術検討を行うことになる。また、検討区間の生産量、物流バランス目標値などは、事前情報としてわかっており、適切なタイミングで各々の蓄積装置である生産量目標値格納手段２２および物流バランス目標値蓄積手段２３に格納されるものとする。
【００１５】
オーダ情報蓄積手段１１は、需要家から受注があると、受注システム（図示せず）から製品仕様や顧客、納期、取引条件等のオーダ情報を蓄積する。製品の寸法、量等の製品情報は製品情報蓄積手段１２に蓄積し、顧客情報等は、図示しない別のファイルまたはデータベース等に蓄積しておく。
【００１６】
中間素材を生産する製造工程では、これらのオーダを所定の条件で選択して製造ロットに集約する。その際の条件、即ち品目別ロット量の最小値・最大値、サイズレンジ（幅、長さ、厚さ等の範囲）等のロット集約条件は、予め製造ロット集約条件蓄積手段１３に蓄積しておく。製造ロット集約手段１４は、これらのオーダ情報およびロット集約条件を用いて個々のオーダを製造ロットに集約する。得られた製造ロットの情報は、製造ロット情報蓄積手段１５に蓄積する。
【００１７】
製造能率算出手段１６は、個々の製造ロットについて引当済みのオーダの製造量（紐付き製造量）と品目別製造時間ＸＸ（生産能率データ１７を用いて算出）の比から製造能率Ｙを算出する。なお、品目別製造時間ＸＸは、生産能率データ１７に格納してあるロット種毎の能率から求められる。ここで、生産能率データ１７は、属性別（ロット種毎）の製造能率を格納しているデータであり、オーダとの紐付きあり・紐付きなしにかかわらず、製造されるもの全てを含んだ製造時の製造能率Ｘを示す数値データが格納されたデータである。
【００１８】
そして、製造能率算出手段１６によって算出される製造能率Ｙは、製造される内、紐付きオーダに該当する紐付き製造量の素材が単位時間に製造される能率を表し、（製造能率Ｙ＝製造能率Ｘ  ×  紐付き重量／ロット重量）として算出される。
【００１９】
また、製造時間ＸＸは、（製造時間ＸＸ＝  ロット重量／製造能率Ｘ）であり、したがって製造能率Ｙは、（製造能率Ｙ＝紐付き重量／製造時間ＸＸ）となる。
【００２０】
製造ロット毎の製造時間としては、オーダに基づく中間素材（紐付き材）の製造時間と段取り時間Ｚの他に、製造ロット集約に伴い発生するダミーの中間素材（オーダ対応無し）の製造時間を考慮することもできる。これらの時間を合わせた時間を製造ロットの製造時間として、製造能率を算出することにより、ライン稼働時間当たりの紐付き材の生産能率が算出できることになる。このライン稼働時間当たりの紐付き材の生産能率は、製造時間ＸＸに段取り変え時間Ｚなどを含めるので、（製造時間ＸＸ＝ロット重量／製造能率Ｘ＋段取り変え時間Ｚ）となる。この製造時間ＸＸに基づいて、その後製造能率Ｙを算出する。
【００２１】
ロットの生産能率を算出するとともに、ロット別物流集計手段１８にてロット内に含まれるオーダの次工程以降のプロセスに関する集計値も算出しておく。この集計値は、製造ロットに含まれるプロセス別のオーダ重量を集計した値である。
【００２２】
どのようなロットが選択されるべきかは、検討区間の所要生産能率（単に、ある区間にある量を生産する場合に必要となる生産能率を表す。）と下工程への材料供給の指標である物流バランス目標値から決定される。生産能率は、生産量目標値格納手段２２から生産量目標値を読み込んで、生産量／稼動時間により計算される。また、物流バランス目標値は納期から個々のオーダの納期と、製造プロセス前の仕掛在庫を加味して遡り計算された新規出鋼要望量であり、物流バランス目標値蓄積手段２３に格納されている。
【００２３】
ロット選択確率付与手段１９は、算出し、または、読み込んだ、ロットの生産能率、ロットのプロセス別集計値、検討区間の所要生産能率、物流バランス目標値から、そのロットが選択される確率ｘｉを下記の式（１）にて計算する。ここで、ｆ（Ａ、Ｂ）は、変数Ａ、Ｂによる関数であることを表している。ｘｉは、製造ロット集約手段によって多数製造ロットが作成され、ｉは、ｉ番目の製造ロットであることを示している。
【００２４】
ｘｉ＝ｆ（所要生産能率からの格差、物流バランス目標値からの格差）・・・・（１）
製造ロット集約手段１４で集約された全ロットに対しての選択確率を計算した後、全てのロットが対象区間の指標を達成するのにマイナス方向の場合、ダミーロットを発生させる。ダミーロットの選択確率ｘｉｄは、下記の関数にて決定される。
【００２５】
ｘｉｄ  ＝  ｆ（ダミーの能率、当該区間の残時間）・・・・・（２）
なお、能率に関してマイナス方向とは、下記の関係式（３）が成立しており、どのロットを選択しても目標達成不可能な状況を言う。
【００２６】
現状配置結果平均能率＜所要平均能率  ＆(かつ)残ロット＜所要平均能率・・・（３）
ロット選択・配置手段２０は、一様乱数を使用して選択ロットを決定し、時間軸上に配置する。
【００２７】
一つのロットが選択された後、ロット配置内容把握手段２４により、選択結果を反映し、選択確率を再計算する。達成度算出手段２５にて、平均所要能率および物流バランスの達成度を算出し、ロット選択確率付与手段１９に戻る。このように、随時ロットの選択確率を計算し、望ましいロットの選択確率を高めておくことにより、望ましいロットの配置結果に近づけることができる。
【００２８】
該当区間配置完了判定手段２１にて、ある区間の時間軸上全てが埋まったとき、次の区間へ移動し、検討する区間が全て終了したとき、計算を終了する。
【実施例】
【００２９】
以下、本発明の生産戦術検討装置の製鋼プロセスへの適用例について説明する。製鋼工程は、転炉、二次精錬、連続鋳造の３つの機能を有している。製鋼工程における製造ロットは、一般に、連々鋳による一連のチャージを合わせたロットとされる。なお、連々鋳と連々鋳の間は段取り替え時間となり、次の鋳造の準備を行う時間である。
【００３０】
連々鋳における製造ロット集約条件は、例えば次のようなものがある。
（１）幅変更可、但しナローダウン
（２）所定の幅変更ピッチ（例えば５０ｍｍピッチ）
（３）転炉の製造単位（チャージ、例えば２５０トン）の整数倍
（４）所定の幅変更ピッチに対応するチャージのオーダがない場合は、オーダのない中間製品を充当
（５）複数のストランド使用、スタート幅は異なっても可
（６）連々鋳長さに上限制約
（７）基本的に同一成分のチャージを接続
これらの条件により、ロット集約機能は素材を集めて製造ロットにまとめる。
【００３１】
ロット集約の簡単な例を、表１および図２により説明する。表１は同一成分のオーダからなる中間素材群について、それぞれの素材の寸法、単重、および熱延工程での幅調整（変更）能力に応じた幅運用レンジ（幅ｍａｘ，ｍｉｎ）を示す。
【００３２】
【表１】
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【００３３】
これら表１に示した幅１３００ｍｍから１０００ｍｍにわたる素材について、連々鋳の製造ロットにまとめた結果を図２に示す。図中、上から順に、幅の広い素材ＤＤＤＤから狭い素材ＡＡＡＡまで鋳造を行っている。
【００３４】
表１の幅構成で最も効率よく幅をつなぐには、素材ＤＤＤＤの最小幅１３００ｍｍから素材ＡＡＡＡの最大幅１１００ｍｍへ幅替え鋳造を行うことである。このとき、幅替えピッチは鋳造マシンの規定により５０ｍｍで行う。また、鋳造能率を上げるため、幅レンジの上限にするのが望ましい。連続鋳造は複数のチャージを接続して行うため、２５０トンの整数倍で請求する必要がある。
【００３５】
表１のオーダ量を合計しても６５０トンであり、３チャージ７５０トンの連々鋳に対し、１００トンの余剰が生じる。この余剰は在庫スラブとなる。以上のことから、図２のように幅を変更して鋳造していき、余剰スラブが６本発生することになる。
【００３６】
このようにして、幅運用レンジ内で順次縮小して、次の素材の幅運用レンジにつなげることにより、表１に示す総てのオーダが、合計３チャージからなる連々鋳の製造ロットとして集約される。なお、幅変更の際、素材幅は鋳造工程の効率性から素材幅レンジの上限をとり、また幅変更が短時間に集中することを避けるため、ここでは素材本数４本を基本単位として幅変更作業を行っている。特に、連続鋳造機が２つのストランドを有する場合、各幅当たり合計４本とすれば、個々のストランドについて最低２本ずつ確保されるので、連続幅替えになる（素材１本毎に幅替えが必要となる）ことが回避できる。
【００３７】
次に、作成された連々鋳の製造ロットについて、鋳造時間を計算する。鋳造時間は、幅変更がない場合は鋳造断面寸法（厚さ一定の場合は鋳造幅）により決まるが、上記の例のように幅変更を行った場合は幅変更に伴う補正を行う。この補正は、鋳造開始幅と鋳造終了幅又はそれらの平均値等により決定できる。なお、これらの鋳造時間をデータベース化し、鋳造幅その他により検索できるようにしておくと便利である。
【００３８】
得られた鋳造時間から、次の式（４）で定義される個々の連々鋳の製鋼能率を求める。
【００３９】
製鋼能率＝紐付き素材総重量／（鋳造時間＋段取り時間）  ・・・・・（４）
ここで、紐付き素材総重量は、連々鋳により鋳造された素材のうちオーダに対応する重量の総和のことである。このようなロット集約の方法によって、ロットＮｏ．１〜５までの５つの製造ロットが出来上がったとして、以下、能率・品種バランスに関する説明をする。
【００４０】
次に、ロット内に含まれるオーダを下工程別に集計する。表２における品種Ａ、Ｂ、Ｃは、それぞれ最終ラインが異なるものである。この場合、下工程別は、品種別と同じになる。ロット１〜５に対し品種別の集計を行った結果を表２の各欄に記す。検討する区間の生産量・能率・品種バランスの目標値を表２の最下行に示す。これらの目標値と、各々のロットの持つ数値から、ロット選択確率を計算する。
【００４１】
【表２】
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【００４２】
まず、能率による選択確率αｉを、下式（５）にて計算する（総和が１となるよう正規化）。
【００４３】
αｉ  ＝  ロットの能率／検討区間の所要能率  ・・・・・（５）
なお、検討区間の所要能率は、生産量／稼動時間にて求める。ｉは、ｉ番目の製造ロットであることを示し、総和とは、ｉに関しての総和であり、全ての製造ロットの総和である。
【００４４】
次に、物流による選択確率βｉは、下記の式（６）を使用する（総和が１となるよう正規化）。
βｉ  ＝  Σ（ロットの品種ｊの量×品種ｊ要望比率）・・・・・（６）
最終的な選択確率γｉを、下記の式（７）にて算出する（総和が１となるよう正規化）。
【００４５】
γｉ  ＝  αｉ  ×  βｉ  ・・・・・（７）
こうして計算した選択確率γを持つロット群に対し、一様乱数によりロット選択を行う。仮にロット２が選択され、時間軸上に配置されたとする。ひとつのロットが選択されるたびに、次のロットを選択する条件が変化するため、毎回選択確率を計算しなおす必要がある。ロット２選択後の再計算結果を表３に示す。
【００４６】
【表３】
2007122172.tif 000005
【００４７】
ロット２のオーダ量、能率を反映し、目標値が修正される。ロット２の生産能率は、当初の能率目標値より低いため、新しい目標値が４４０と上がっている。また、物流の目標値もロット２の選択を反映し、各々変更されている。この条件では、生産能率目標達成のため、ロット１の選択確率が上がっていることがわかる。以降、「順次選択確率計算」から「ロット選択」へ、そして「条件更新」を行い、元に戻るという一連の処理に続く。
【００４８】
このようにして本発明は、その時々の条件に基づいて、製造すべきロットを選択確率付与＆乱数による選択により生産計画を作成する方式をとっている。そのため、生産量目標、物流バランス等の条件の変更からロット選択結果への感度が高まる。また、確率的選択方式であるため、同一条件で複数の生産計画を生成することが容易である。本発明は、上記二つの理由により、生産戦術検討装置および方法として優れた機能を備えるものである。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の全体構成例を示す図である。
【図２】表１に示した素材について、連々鋳の製造ロットにまとめた結果を示す図である。
【符号の説明】
【００５０】
１            生産戦術検討装置
１１          オーダ情報蓄積手段
１２          製品情報蓄積手段
１３          製造ロット集約条件蓄積手段
１４          製造ロット集約手段
１５          製造ロット情報蓄積手段
１６          製造能率算出手段
１７          生産能率データ
１８          ロット別物流集計手段
１９          ロット選択確率付与手段
２０          ロット選択・配置手段
２１          該当区間配置完了判定手段
２２          生産量目標値格納手段
２３          物流バランス目標値蓄積手段
２４          ロット配置内容把握手段
２５          達成度算出手段
【図１】
2007122172.tif 000006
【図２】
2007122172.tif 000007